JPS59131124A - 分光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原吸光分析計に係９、特に、回折格子式の分
光器に関する。

〔従来技術〕

一般に、原子吸光分析計は、試料中の分析目的元素を熱
分解により原子状態にし、これに光源からの光を照射し
たとき、分析目的元素特有の波長光のみが吸収されると
いう現象を利用して定量分析を行うものである。この光
源として中空陰極ランプ、無極放電ランプなど、輝線ス
ペクトルを放射するものが用いられ、このスペクトルか
ら分析目的元素によって吸収される輝線（共鳴線）のみ
を選び出すために、分光器が用いられる。

分光器は、従来、第１図に示す如き構成金有している。

すなわち、白色光の入射側に、入口スリット１が設けら
れてお９、この入口スリット１の後方に反射鏡（コリメ
ーティングミラー）２が設けられている。この反射鏡２
は、入射した白色光を平行光線にして反射するものであ
る。この平行光線を受ける位置に回折格子３が設けられ
ており、この回折格子３において得られる単色光を受け
る位置に反射鏡（カメラミラー）４が設けられている。

この反射鏡Ａによって反射された光は、出口スリット５
を介して出射される。

このように、入口スリット１から入射した白色光は反射
鏡２によって平行光線となって、回折格子３に入射する
。この回折格子３は、光音分散反射する。しかし、同一
波長光は同一方向に反射するという性質を利用している
。このため、回折格子３によって特定波長の光（単色光
）のみが反射鏡４に反射する。この反射鏡４によって出
口スリット５に焦点する。また、回折格子３に入射する
白色光と単色光（波長λ）の角度の関係は、第２図に示
す如く、回折格子３の法ｍＡに対し、反射鏡２から反射
される白色光Ｂがある角度αで入射すると、回折格子３
から反射される波長λの単色光Ｃは、基線りに対してθ
なる角度をもっている。

第１図図示回折格子３、反射鏡２，４、入口スリット１
、出口スリット５との相対位置関係はすべて固定されて
いる。したがって、回折格子３には、常に一定である。

そして、単色光〇の波長λを変化させるには、回折格子
３を回転して行う。

したがって、単色光Ｃの波長λは白色光Ｂと回折格子３
の法！Ａとのなす角度α、および回折格子３の格子間隔
ｄから次式によって計算される。

λ＝２ｄｓｉｎ（α−θ）ｃｏｓθ　　　　　　　　−
・・−ＴＩ）すなわち、（２）式は波長λを一足とする
と、格子間隔ｄが小さいほど角度αが大さくなる。この
ため格子間隔ｄが小さいほど単色光は大きく分散される
。このように単色光が大きく分散されると、分散される
ほど分離能が茜くなる。

本来、原子吸光分析において分光器を用いるのは、共鳴
線に近接する輝線（近接線）を除去するためであり、光
源ランプの種類と分析目的元素によって設定すべき単色
光の波長幅（単色幅）が決ってしまう。この場合、単色
幅は分離能とスリット幅の積であり、分離能が高ければ
、その分、広い出［１スリツト全使用できることになる
。このように出口スリットのスリット幅の広いものを用
いることができるということは、入口スリットのスリッ
ト幅も広くすることができ、分光器に取り込れる光量が
増すことから分散された単色光もそれに厄じて光景が大
きくな９、測光上メリットがある。

このように、回折格子の格子間隔は、小さい方がＭ利で
あるが、測定波長域に起因する制約がある。

いま、例えば、回折格子、反射鏡の設置寸法が第１図に
示す如く、分光器において回折格子の格子定数を１／１
８００＋ｓとした場合、セシウムの共鳴線８５２．ｌｎ
ｍの単色光を得るためには、回折格子の回転角αは前途
の（１）式より、 ＝５８．９０゜ となる。

そこで、分離能を高めるには、回折格子の格子間隔ｄを
小さくすればよいことがら、格子定数を１／２４００ｍ
の回折格子を使用した場合、セシウＡ（７）共鳴＄１８
５Ｌ１０ｍよりも短かい波長、８１６．７ｎｍに設定し
ても、回折格子の回転角αは、第３図に示す如く９０°
とな９、白色光Ｂは回折格子３に入射できないという結
果になる。すなわち、８１６．７ｎｍより波長の長いセ
シウム（８５２，１ｎ　ｍ　）の共鳴線では回折格子３
０回転角αが９０°を超え、セシウムの共鳴線を取シ出
すことができない。

また、回折格子を回転させ、白色光Ｂの入射に対して回
折格子が傾くほど、すなわち、回折格子め回転角αが大
きくなるほど回折格子で受けられる白色光の幅が小さく
なる。いま、第４図に示す如く、回折格子の幅ｆｔ、白
色光の光軸との傾きをαとすると、回折格子で受けられ
る白色光の幅ｔ′は、 ｔ　ｔ　＝　ｔｃｏ３　ａ　　　　　　　　　　・・・
”（３）と求められる。

第１表には、数元素について共鳴線の波長と、その波長
におけるｔ’　／ｌを前記＋２）　、　（３）式によっ
て求めた結果が示されている。

第　　　１　　　表 この第１表より、波長が長くなるほどｔ’　７ｔは小さ
くなる。すなわち、回折格子で受けられる白色光の幅が
小さくなる。このように、回折格子で受けられる白色光
の幅が小さくなると、入口スリットを通過してきた光束
を充分に利用していないことになる。例えば、第１表の
カリウム（Ｋ）では２３％しか有効に使用していない。

また、回折格子の格子間隔の小さな回折格子を使用する
と、セシウムのように物理的に単色光を取り出せなくな
るばかりでなく、取９出せても波長の長い共鳴線では効
率が下ってしまう。

そこで、原子吸光光度針では分離能をある程度犠牲にし
ても回折格子の格子間隔の広いものを用いるか、短波長
用と長波長用で回折格子を取り替えて測定することが行
われている。後者の場合、回折格子そのものが高価であ
り、また、それを取り替える機構も複雑になるといった
欠点を有しており、さらに、回折格子の格子間隔が異な
ると回折格子の角度変化に対する波長の変化量が異なる
ため波長目盛が違ってくる。そこで、はとんどの場合原
子吸光分析装置では前者の方法、すなわち、格子間隔の
広い回折格すを用い測定すべき波長の全域をカバーして
いる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、波長全域に渡って効率良く取り出すこ
とのできる分光器を提供することにある、〔発明の概要
〕 本発明は、格子幅の小さい回折格子を用いると共ニ、出
口スリットの元の入射方向に対して前方に分光フィルタ
を設け、所定波長より短い領域においては回折格子を用
い、所定波長より長い領域においては分光フィルタを用
いて分光することにより波長全域に渡って効率良く取シ
出そうというものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第５図には、本発明の一実施例が示されている。

図において、入口スリットｌから入射した光束は反射鏡
２によって平行光線にされ、回折格子３に入射する。こ
の回折格子３の法線は入射光の光軸に対して００角度に
設定されている。すなわち、第２図において、α＝θに
設定されており、回折格子は通常の平面鏡と全く同じ働
きをすることになって入射光線は全く分光されずに反射
して反射鏡４によって出口スリット５に焦点する。この
ように回折格子を設定した状態で、分光フィルタ６を光
路中に設置し、これによって単色−ｆｆｉｔ−得る。

この分光フィルタ６は、例えば、干渉膜フィルタであり
、その構成は第６図に示す如き構成を有している。　、 原子吸光分析法において共鳴線の多くは紫外域ａｌ にあり、長波長共鳴線、例えば、５ＱＱｎｍ以上のもの
はナトリウム、リチウム、カリウム、ルビジウムおよび
セシウムの５元素のみである。これらそれぞれの波長の
単色光を得るための干渉フィルタ８，９．１Ｇ、１１．
１２が回転可能な円板７に配置されている。この円板７
には干渉フィルタがはめ込れていない単なる孔１３が設
けられており、この孔１３または、いずれかの干渉フィ
ルタが光速中に設置されるようになっている。例えば、
セシウムの共鳴線を得たい場合は第５図に示したように
回折格子の角度を設定しておき、光路中にセシウム用の
干渉フィルタを挿入する。また、ｓｏｏｎｍより短かい
波長の共鳴線を得ようとする場合は円板７の孔１３の位
置が光路中に挿入され、第１図に示したように、回折格
子を回転することによって分光を行なう。

第７図には、分光フィルタの円板７の取付は構成図が、
第８図には、分光フィルタの回転構成図が、第９図には
駆動制御回路が示されている。

第７図において、回転板７には切り欠き部分（１０） ２０がゐ９、これによってＯＮ・ＯＦｆ’されるスイッ
チ２１が設置さｎている。葦だ、円板７はモータ２２に
よって回転される。また、第８図に示す如く送シ不ジ２
３によって移動するガイドレール２４はレバー２５の先
端が接してｐす、回転テーブル２６に設置された回折、
格子３が回転され、分光器の波長が変えられる。入射光
２８が回折格子によって０次光２９が反射される角度に
回折格子３が設定されたとき作動するスイッチ２７が設
置されている。

また、第９図において、′畦源３０には、スイッチ２１
を介してスイッチ２７が接続されている。

このスイッチ２７の他端には、モータ２２が接続されて
いる。したがって、モータ２２は、スイッチ２１．２７
がＯＮしてはじめて駆動する。そして、分光器本来の波
長が設定されているとさ、スイッチ２７はレバー２５に
接しておらず、接点はＭ９図においてＮ　Ｏ（Ｎ０Ｒｔ
ＪＡＬ　Ｃｌ、Ｏ８Ｅ　）側になっている。このとき、
スイッチ２１が切り欠き部２０ｉ’ｉｎないとスイッチ
２１の接点はＮｏ（１１） （ＮＯ几ＭＡＬ　０ＰＥＮ）側になり、モータ２２に通
電され、回転板７は切り欠き部２０によってスイッチ２
１の接点がＮＣ側になるまで回転され、素通し孔１３が
光束Ｆの位置に設定される。

ナオ、レバー２５がスイッチ２７に接するとスイッチ２
７の接点はＮＣ側になり、モータ２２には通電されない
ので、回転板７を自由に手で回わすことができる。

したがって、本実施例によれば格子間隔のせまい回折格
子を用いて分散能を高め、回折格子の回転角αが大きく
なって光量の利用効率の低ドする、あるいは分光できな
くなる長波長域においては干渉フィルタによって効率の
高い分光を行うことができる。

また、本実施例によれば、分光器でθ次光以外の通常の
分析線の波長を選び出すとき、回転板７の干渉フィルタ
が光束に挿入されている状態が生じることがないように
することができる。

なお、本実施例においては、干渉フィルタが出口スリッ
ト５の直前に置いておる場合を示してあ（１２） るが、出口スリット５以師でおっても、また、入口スリ
ット１の前おるいは後であっても、さらに分光器と離れ
た場所であっても良い。

また、本実施例において、干渉フィルタによって分光す
る元素を５つとして説明したが、干渉フィルタを用いて
分光する波長の下限を装置構成上任意に選んでよい。

〔発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、波長全域に渡っ
て効率良く柩シ出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の分光器の４１１ｔ成図、第２図は回折格
子部における法線と入射光との関係を示す図、第３図は
法線と入射光とが９０°になった状態を示す図、第４図
は回折格子に入射する角度と光量との関係を示す図、第
５図は本発明の実施例を示す図、第６図は分光フィルタ
の構成図、第７図、第８図は分光フィルタ駆動構成図、
・第９図は分光フィルタ駆動スイッチの関・係を示す図
である。 ｌ・・・入ロスリツ）、２．４・・・反射鏡、３・・・
回折路（１３） 子、５・・・出口スリット、６・・・分光フィルタ、７
・・・回転円板、８，９．１０，１１．１２・・・干渉
フィルタ、１３・・・孔。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 （ほか１名） （１４） 第　２　圀 第　３　（２） 第　４　図 第　５　目 奉　６　図 第７　凶　　　　　第８国 １ 第　９　（社）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、白色光を平行光線に変換して回折格子で分散し特定
   の単色光を来光取り出す分光器において、光路上に複数
   の透過式分光フィルタを挿脱自在に設け、所定波長よシ
   短い波長の光を取り出すときは上記回折格子を回転する
   ことにより、所定波長よシ長い波長の光を取り出すとき
   は回折格子を固定状態にして前記分光フィルタによって
   分光出射するようにしたことを特徴とする分光器。